Bài giảng Vật liệu học kim loại: Chương 4 - Nhiệt luyện thép

Bài giảng Vật liệu học kim loại: Chương 4 - Nhiệt luyện thép được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm về nhiệt luyện thép; Phân loại nhiệt luyện thép; Các chuyển biến xảy ra khi nung nóng; Các chuyển biến xảy ra khi giữ nhiệt; Các chuyển biến xảy ra khi nguội chậm Austenit;... Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng dưới đây để nắm được nội dung chi tiết nhé!

Chương 4: NHIỆT LUYỆN THÉP 4.1 Khái niệm nhiệt luyện thép  Nhiệt luyện  Mục đích:  Đặc điểm nhiệt luyện: Nhiệt độ (toC)  Các yếu tố đặc trưng Sơ đồ quy trình nhiệt luyện đơn giản ton gn Vng  Nhiệt đ nung nóng (t0n)  Thời gian giữ nhiệt (gn)  Tốc độ nguội (Vng) Thời gian ()  Các tiêu đánh giá kết nhiệt luyện Tổ chức tế vi F Độ cứng Độ cong vênh, biến dạng chi tiết Xê 4.2 Phân loại nhiệt luyện thép Nhiệt luyện sơ Nhiệt luyện kết thúc Phân loại nhiệt luyện thép (tiếp theo) Hoá - Nhiệt luyện: - thấm đơn nguyên tố: thấm C, N, Cr…… - thấm đa nguyên tố: thấm C-N,… Cơ - Nhiệt luyện: 4.3 Các chuyển biến xảy nung nóng 4.3.1 Chuyển biến xảy nung nóng - tạo thành As Cơ sở: dựa giản đồ pha Fe-Fe3C Nung chậm Chuyển biến bản: P  Austenit Austenit VD: Thép ct : TA1 P  Austennit  Fe(C)0,8%C Thép tct: TA3 P+F  Austennit Thép sct: TAm  P+XeII Austennit Nhận xét: Các chuyển biến xảy nung nóng (tiếp theo) Đặc điểm chuyển biến P  Austenit Vấn đề quan tâm: nhiệt độ kích thước hạt Austenit * Nhiệt độ chuyển biến: Thực tế nung nhanh (so với GĐP) T0 chuyển biến  phụ thuộc vào tốc độ nung Giản đồ chuyển biến đẳng nhiệt nung Nhiệt độ (0C) Bắt đầu chuyển biến P   V2>V1 2T1 Kết thúc chuyển biến P   720 Thời gian (phút) Các chuyển biến xảy nung nóng (tiếp theo) * Kích thước hạt Austenit: Đặc điểm chế chuyển biến P  Austenit: Chuyển pha trạng thái rắn theo chế: A Hạt P ban đầu Kích thước hạt Austenit: A hình thành 4.4 Các chuyển biến xảy giữ nhiệt Mục đích: Như cần: Giải thích: T cao; thời gian giữ nhiệt dài  hạt ? 4.5 Các chuyển biến xảy nguội chậm Austenit 4.5.1 Giản đồ TTT thép tích (0,8%C) Trôtit Bainit Peclit Xoocbit Trôxtit Bainit Austenit nguội Ms (~ 2200C) Mactenxit (M) + Austenit () dư Mf (~ -500C) Thời gian Nhiệt độ (0F) Xoocbit Nhiệt độ tích Nhiệt độ (0C) Peclit Chiều tăng độ cứng mức độ nhỏ mịn Xe - Chuyển biến đẳng nhiệt  Yêu cầu lớp thấm: Bề mặt Độ cứng HRC Lõi Một số thiết bị trình thấm C  Nhiệt độ thấm - Trên A3 - Thép C thường thấm ở: - Thép HK ( có yếu tố giữ nhỏ hạt):  Thời gian thấm VD: thể rắn : 0,1mm chiều sâu/1h nung giữ thể khí: 0,2mm chiều sâu/1h nung giữ  Chất thấm :  Thể rắn: 80-95% than gỗ + Na2CO3, Ba CO3 (xúc tác) Phản ứng: 2C + O2  2CO ( thiếu ôxy) 2CO  CO2+ Cngtử Cngtử  khuyếch tán vào b/m thép (nồng độ tăng dần) Tác dụng xúc tác: Ba CO3  BaO + CO2 CO2 + Cthan  2CO 2CO  CO2 + Cnguyên tử  b/m thép Nhược điểm : +Bụi + %C : 1,2-1,3  Thể khí: Thành phần: Nhiều loại: CO 95-97%; CH4 3-5 % (khí đốt thiên nhiên) đó: CH4  2H2+ Cnguyên tử Dầu hỏa Khí gas Khí thấm công nghiêp Ưu điểm: + %C : 0,8- 1,0 + dễ khí hố điều chỉnh  Thể lỏng ( dùng)  Nhiệt luyện sau thấm:  thiết phải Tôi + Ram thấp  Tôi trực tiếp :  Tôi lần : Lần 1: cho lõi Lần 2: T> A1 Nhược điểm : BD lớn ( nung nhiều lần)  dùng Ram thấp : 180-2000C ; = 1-1,5 h  Công dụng thấm C: - Thấm cacbon cho tính cơng dụng bề mặt song mức độ cao → bảo đảm tính chống mài mịn chịu tải tốt - Cũng tạo nên lớp ư.s nén dư, làm tăng giới hạn mỏi - Áp dụng cho ct làm việc điều kiện nặng - Áp dụng cho ct hình dạng phức tạp lớp thấm 2.Thấm Ni tơ: a Đ/n: b Chất thấm q trình xảy ra: Sử dụng khí NH3 2NH3  3H2 + 2Nng.tử Nng.tử + Fe  Fe(N) Nng.tử + Fe  ()Fe2-3N,(’)Fe4N Nhiệt độ thấm: 480-6500C Tổ chức lớp thấm thấm: Đặc điểm lớp thấm N:  Nitrit có độ cứng  Thời gian thấm dài: T=5200C,  = 24 h = 0,25-0,3 mm  Chiều dày:  NL sau thấm:  Lớp thấm giữ độ cứng cao đến 500 0C;  Thép chuyên dùng thấm N: 38CrMoAlA Ứng dụng: chi tiết cần độ cứng tính chịu mài mịn cao, làm việc nhiệt độ cao: 500 - 6000C Mũi khoan Khuôn đùn ép nhôm Lớp thấm Nitơ thép SKD11– Thấm giai đoạn thấy xuất lớp trắng (5μm)  chịu mài mịn cao giịn  khơng mong muốn Bỏ lớp trắng cách thay đổi phương pháp thấm Độ cứng phân bố độ cứng phương pháp xử lý BM: So sánh: bề mặt b/m 56-60HRC lõi 15-20 HRC thấm C 60-62 HRC 30-40 HRC Thấm C-N: a Định nghĩa:  bão hoà đồng thời C-N vào b/m thép  nâng cao độ cứng tính chống mài mịn b Mục đích: giống thấm C &N , tốt thấm C c Đặc điểm: Tthấm  8500C  chủ yếu thấm C Tthấm  5600C  chủ yếu thấm N d Thấm C-N thể khí: So với thấm C thể khí có ưu điểm hẳn: • dùng chung thiết bị với thấm C thể khí ( thêm vào 5-10% NH3) • tổ chức lớp thấm Các bit-Nitrit ( 60-65HRC ), tính chống mài mịn tăng ( 50-100%) • lớp thấm mỏng thấm C   ngắn • khơng tạo muội (NH3)  tăng tốc độ thấm ( thấm 840-860 0C  9300C thấm ) • Sau thấm : Tơi (trực tiếp )+ ram e Thấm C-N thể lỏng: dùng muối NaCN, KCN  độc, dùng g Ứng dụng: ct thấm C & thay cho thấm C ... nhiệt luyện Tổ chức tế vi F Độ cứng Độ cong vênh, biến dạng chi tiết Xê 4. 2 Phân loại nhiệt luyện thép Nhiệt luyện sơ Nhiệt luyện kết thúc Phân loại nhiệt luyện thép (tiếp theo) Hoá - Nhiệt luyện: ... Ram thấp (15 0-2 500C) - Tổ chức sau ram: - Độ cứng giảm: - Dẻo dai  ứng dụng : b Ram trung bình (300 -4 5 00C): - Thép: - Tổ chức sau ram: - Cơ tính; - Khử bỏ hồn toàn ứng suất bên - Ứng dụng :... suất (20 0-6 000C):  200 -4 0 00C ? ?40 0-6 000C b.2 Ủ kết tinh lại (60 0-7 000C cho thép C):   Nhiệt độ: TKTL= (0, 7-0 ,75) Ts Đặc điểm: c Các phương pháp ủ chuyển biến pha c.1 Ủ hoàn toàn (thép tct):